U型槽道结构的分体燃烧室.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911419449.0 (22)申请日 2019.12.31 (71)申请人 湖南云顶智能科技有限公司 地址 410000 湖南省长沙市高新开发区麓 谷大道627号海创科技工业园B-1栋加 速器生产车间902 (72)发明人 罗世彬席文雄袁运飞 (51)Int.Cl. F23R 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种U型槽道结构的分体燃烧室 (57)摘要 本发明提供一种U型槽道结构的分体燃烧 室， 实现燃烧室的冷却。 该燃烧室包括防热框架 和冷却组件， 所述防热。

2、框架包括框架本体， 所述 框架本体包括若干个隔条以及设置于若干个隔 条两端的端部， 每个隔条包括两个侧板以及设于 所述两个侧板之间的集液通道。 权利要求书1页 说明书6页 附图9页 CN 111059571 A 2020.04.24 CN 111059571 A 1.一种U型槽道结构的分体燃烧室， 包括防热框架(1)和冷却组件(2)， 其特征在于， 所 述防热框架(1)包括框架本体， 所述框架本体包括若干个隔条(10)以及设置于若干个隔条 (10)两端的端部(12)， 每个隔条(10)包括两个侧板(102)以及设于所述两个侧板(102)之间 的集液通道(101)； 所述集液通道(101)和冷却。

3、组件(2)之间设置有冷却通道(111)， 所述端部(12)的内侧 设置有发汗冷却剂流入通道(121)， 所述端部(12)的内部设置有发汗冷却剂汇集通道(122) 和发汗冷却孔(123)； 所述冷却通道(111)和集液通道(101)相联通， 所述集液通道(101)还 与发汗冷却剂流入通道(121)、 发汗冷却剂汇集通道(122)以及发汗冷却孔(123)相联通； 所述防热框架(1)还包括框架盖板(14)， 所述框架盖板(14)盖设于所述集液通道(101) 前端， 所述框架盖板(14)上设置有冷却剂接嘴(15)； 每相邻两个隔条(10)之间设置有冷却组件(2)， 所述冷却组件(2)包括冷却面板(20。

4、)， 所述冷却面板(20)上设置有冷却槽道(201)， 所述冷却槽道(201)的一端分别设置有冷却槽 道入口(202)， 冷却槽道(201)的另一端设置有冷却槽道出口(203)， 所述冷却槽道入口 (202)、 冷却槽道(201)、 冷却槽道出口(203)与冷却通道(111)以及集液通道(101)相联通。 2.根据权利要求1所述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述冷却通道(111)包括再生冷却 剂流入通道(1110)和再生冷却剂流出通道(1111)， 所述再生冷却剂流入通道(1110)设于一 个侧板(102)和端部(12)之间， 所述再生冷却剂流出通道(1111)设于另一个侧板(102)和端 部。

5、(12)之间。 3.根据权利要求1所述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述冷却剂接嘴(15)包括冷却剂进 口接嘴(151)和冷却剂出口接嘴(152)； 所述框架盖板(14)上设置有至少两个接嘴口(142)， 所述接嘴口(142)与冷却剂进口接 嘴(151)和冷却剂出口接嘴(152)对应设置。 4.根据权利要求1所述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述框架盖板(14)包括注油板 (140)， 所述接嘴口(142)设于注油板(140)上， 所述注油板(140)内侧设置有隔板(141)。 5.根据权利要求4所述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述注油板(140)的横截面是等腰 梯形。 6.根据权利要求1所。

6、述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述冷却槽道(201)为U型； 所述冷却面板(20)上设置有多个肋条(200)， 用以形成U型的冷却槽道(201)。 7.根据权利要求1所述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述侧板(102)上还设置有第一定 位销孔(112)， 所述冷却面板(20)的侧面设置第二定位销孔(204)。 8.根据权利要求1所述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述冷却组件(2)还包括冷却盖板 (21)， 所述冷却盖板(21)盖设于冷却槽道(201)外端。 9.根据权利要求1所述的分体燃烧室， 其特征在于， 所述冷却盖板(21)上设置有若干个 加强筋(210)。 10.一种发动机， 其特征在。

7、于， 包括若干个权利要求1-9任意所述的燃烧室。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111059571 A 2 一种U型槽道结构的分体燃烧室 技术领域 0001 本发明属于发动机燃烧室领域， 涉及一种U型槽道结构的分体燃烧室。 背景技术 0002 高超声速飞行器 （Ma5） 无论在军用还是民用航空航天领域都有着重要发展地位， 是当今世界各国的重要发展方向。 吸气式发动机自从问世以来， 一直成为飞行器的主流发 动机。 从低速到高速， 吸气式发动机的发展经历了涡轮发动机、 亚燃冲压发动机和超燃冲压 发动机。 涡轮基组合循环发动机 （TBCC） 、 火箭基组合循环发动机 （RBCC） 或者其他类型的。

8、组 合发动机， 也必然包括了吸气式发动机。 但不论何种在高超声速阶段均是由超燃冲压发动 机来推动， 并且随着飞行马赫数和巡航时间的增加， 超燃冲压发动机所要承受的热环境十 分恶劣， 燃烧室内燃气总温可高达3000K。 因此超燃冲压发动机的热防护问题越来越突出， 热防护成为吸气式高超声速飞行器的关键科学技术难题。 早期一般采用隔热罩来保护发动 机内部结构。 虽然隔热罩能够起到比较好的隔热作用， 但会大大增加发动机的重量。 因此主 动冷却技术包括辐射冷却、 膜冷却、 发汗冷却和再生冷却成为解决超燃冲压发动机热防护 的有效途径。 根据各种主动冷却方式的特点， 将其合理应用在发动机的不同部位， 可以有。

9、效 解决发动机的热问题。 0003 在发动机结构设计方面， 目前大部分是一体成型设计的， 不利于实现高超声速飞 行器的可重复使用， 增加了每一次飞行的成本。 并且使用煤油作为冷却剂， 容易出现裂解、 结焦， 堵塞冷却通道， 若是一体成型则需要对整个燃烧室进行检测和修复， 成本相应增加。 同时， 大尺度的燃烧室尤其是超燃冲压发动机的热分布更加不均匀， 热应力也相差较大， 变 形增加。 发明内容 0004 本发明的目的是提供一种U型槽道结构的分体燃烧室， 实现燃烧室的冷却。 0005 本发明采用的技术方案为： 本发明的一方面提供一种U型槽道结构的分体燃烧室， 包括防热框架和冷却组件， 所述 防热框。

10、架包括框架本体， 所述框架本体包括若干个隔条以及设置于若干个隔条两端的端 部， 每个隔条包括两个侧板以及设于所述两个侧板之间的集液通道； 所述集液通道和冷却组件之间设置有冷却通道， 所述端部的内侧设置有发汗冷却剂流 入通道， 所述端部的内部设置有发汗冷却剂汇集通道和发汗冷却孔； 所述冷却通道和集液 通道相联通， 所述集液通道还与发汗冷却剂流入通道、 发汗冷却剂汇集通道以及发汗冷却 孔相联通； 所述防热框架还包括框架盖板， 所述框架盖板盖设于所述集液通道前端， 所述框架盖 板上设置有冷却剂接嘴； 每相邻两个隔条之间设置有冷却组件， 所述冷却组件包括冷却面板， 所述冷却面板上 设置有冷却槽道， 所。

11、述冷却槽道的一端分别设置有冷却槽道入口， 冷却槽道的另一端设置 说明书 1/6 页 3 CN 111059571 A 3 有冷却槽道出口， 所述冷却槽道入口、 冷却槽道、 冷却槽道出口与冷却通道以及集液通道相 联通。 0006 进一步， 所述冷却通道包括再生冷却剂流入通道和再生冷却剂流出通道， 所述再 生冷却剂流入通道设于一个侧板和端部之间， 所述再生冷却剂流出通道设于另一个侧板和 端部之间。 0007 进一步， 所述冷却剂接嘴包括冷却剂进口接嘴和冷却剂出口接嘴； 所述框架盖板上设置有至少两个接嘴口， 所述接嘴口与冷却剂进口接嘴和冷却剂出口 接嘴对应设置。 0008 进一步， 所述框架盖板包括。

12、注油板， 所述接嘴口设于注油板上， 所述注油板内侧设 置有隔板。 0009 进一步， 所述注油板的横截面是等腰梯形。 0010 进一步， 所述冷却槽道为U型； 所述冷却面板上设置有多个肋条， 用以形成U型的冷却槽道。 0011 进一步， 所述侧板上还设置有第一定位销孔， 所述冷却面板的侧面设置第二定位 销孔。 0012 进一步， 所述冷却组件还包括冷却盖板， 所述冷却盖板盖设于冷却槽道外端。 0013 进一步， 所述冷却盖板上设置有若干个加强筋。 0014 本发明的另一方面提供一种发动机， 包括若干个上述所述的燃烧室。 0015 本发明的有益效果在于： 1.本发明提供一种U型槽道结构的分体燃烧。

13、室， 实现燃烧室的冷却。 0016 2.本发明实施例能够同时将防热框架与冷却组件进行再生冷却， 结构设计简单。 0017 3. 本发明实施例冷却组件可以用钎焊将冷却面板和冷却盖板两部分进行焊接能 够充分保证密封性， 防止冷却剂的泄露， 加工工序简单。 0018 4. 本发明实施例采用定位销过盈配合将冷却组件与防热框架进行连接， 保证冷 却组件与防热框架的精确定位， 能够保证冷却剂顺利从冷却剂集液通道进入或流出冷却组 件中的冷却面板。 0019 5.当防热框架与冷却组件因某些因素产生微小缝隙时， 将会有少量的冷却剂流 出， 此时流出的冷却剂能够对燃烧室进行膜冷却， 起到隔热作用， 不造成冷却剂的。

14、浪费。 0020 6. 本发明实施例可以通过调整冷却剂接嘴的数量， 能够将燃烧室设置一个或者 多个冷却循环， 可以根据发动机的热环境条件进行具体设计。 0021 7.本发明实施例采用U型槽道结构的分体燃烧室， 不仅能够实现对燃烧室良好的 冷却， 还能实现可重复使用， 在每一次飞行以后， 仅需要更换燃烧室的部分零件即可， 不需 要将整个燃烧室全部报废， 大大减少了成本。 附图说明 0022 图 1 是本发明实施例提供的一种U型槽道结构的分体燃烧室立体结构示意图； 图2是本发明实施例提供的一种U型槽道结构的分体燃烧室另一视角的立体结构示意 图 （省略了部分框架盖板和冷却盖板） ； 图3是图2中A处。

15、局部放大示意图； 说明书 2/6 页 4 CN 111059571 A 4 图4是本发明实施例中框架本体立体结构示意图； 图5是图4中B处局部放大示意图； 图6是冷却面板结构示意图； 图7是图6中C处局部放大示意图； 图8是本发明实施例冷却盖板结构示意图； 图9是本发明实施例防热框架局部结构示意图 （主要展示端部、 侧板、 以及集液通道连 接关系） 图10是本发明实施例中框架盖板立体结构示意图； 图11是本发明实施例中框架盖板侧视结构示意图。 0023 附图标记： 1防热框架； 10 隔条； 101集液通道； 102 侧板； 111 冷却通道； 1110再生 冷却剂流入通道； 1111再生冷却。

16、剂流出通道； 112第一定位销孔； 12 端部； 121发汗冷却剂流 入通道； 122发汗冷却剂汇集通道； 123 发汗冷却孔； 124螺纹孔； 14 框架盖板； 140注油板； 141 隔板； 142接嘴口； 15冷却剂接嘴； 151 冷却剂进口接嘴； 152冷却剂出口接嘴； 2冷却组件； 20冷却面板； 200 肋条； 201 冷却槽道； 202 冷却槽道入口； 203 冷却槽道 出口； 204 第二定位销孔； 21 冷却盖板； 210加强筋。 具体实施方式 0024 下面将结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完 整地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明。

17、一部分， 而不是全部的实施例。 基于本发明 中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施 例， 都属于本发明的保护范围。 需要注意的是， 本发明实施例涉及的 “前” 、“后” 等方位词是 参照空气来流方向而定的， 不用以限制本发明的保护范围。 0025 实施例1 本发明的实施例1提供一种U型槽道结构的分体燃烧室， 包括防热框架1和冷却组件2， 所述防热框架1包括框架本体， 所述框架本体包括若干个隔条10以及设置于若干个隔条10 两端的端部12， 每个隔条10包括两个侧板102以及设于所述两个侧板102之间的集液通道 101； 本实施例中， 两个侧板102沿燃烧。

18、室的外侧扩张延伸， 从而在两个侧板102之间形成集 液通道101。 0026 所述集液通道101和冷却组件2之间设置有冷却通道111， 所述端部12的内侧设置 有发汗冷却剂流入通道121， 所述端部12的内部设置有发汗冷却剂汇集通道122和发汗冷却 孔123； 所述冷却通道111和集液通道101相联通， 所述集液通道101还与发汗冷却剂流入通 道121、 发汗冷却剂汇集通道122以及发汗冷却孔123相联通； 所述防热框架1还包括框架盖板14， 所述框架盖板14盖设于所述集液通道101前端， 所 述框架盖板14上设置有冷却剂接嘴15； 每相邻两个隔条10之间设置有冷却组件2， 所述冷却组件2包括。

19、冷却面板20， 所述冷却 面板20上设置有冷却槽道201， 所述冷却槽道201的一端分别设置有冷却槽道入口202， 冷却 槽道201的另一端设置有冷却槽道出口203， 所述冷却槽道入口202、 冷却槽道201、 冷却槽道 出口203与冷却通道111以及集液通道101相联通。 说明书 3/6 页 5 CN 111059571 A 5 0027 本发明的实施例提供一种U型槽道结构的分体燃烧室， 实现燃烧室的冷却。 0028 本发明实施例中， 防热框架为燃烧室的的承载部件。 集液通道101为冷却剂流入与 流出冷却组件必须经过的通道， 连接冷却剂接嘴15与冷却组件中的冷却面板20。 0029 防热框架。

20、两端12设有发汗冷却剂汇集通道122和发汗冷却孔123， 用于对这一小部 分区域的冷却， 并且发汗冷却边界膜的行程还能扩大防热区域。 所述发汗冷却剂汇集通道 122沿防热框架两端12内部的圆周进行设置， 在防热框架两端12内部分别形成一个圆形的 通道， 所述发汗冷却孔123与燃烧室的内壁相联通， 其冷却剂会有小部分的渗出， 可以扩大 防热区域， 将其燃烧室的内壁进行冷却。 0030 可选的， 所述冷却通道111包括再生冷却剂流入通道1110和再生冷却剂流出通道 1111， 所述再生冷却剂流入通道1110设于一个侧板102和端部12之间， 所述再生冷却剂流出 通道1111设于另一个侧板102和端。

21、部12之间。 0031 可选的， 所述冷却剂接嘴15包括冷却剂进口接嘴151和冷却剂出口接嘴152； 所述每个框架盖板14上设置有至少两个接嘴口142， 所述接嘴口142与冷却剂进口接嘴 151和冷却剂出口接嘴152对应设置。 本实施例每个框架盖板14上设置两个接嘴口142， 分别 为： 一个接嘴口142与冷却剂进口接嘴151相连， 另一个接嘴口142与冷却剂进口接嘴151相 连。 0032 可选的， 所述框架盖板14包括注油板140， 所述接嘴口142设于注油板140上， 所述 注油板140内侧设置有隔板141。 0033 本实施例在每个框架盖板14上设置有两个冷却剂接嘴15， 分别是一个冷。

22、却剂进口 接嘴151， 一个冷却剂出口接嘴152， 并且在每个注油板140内侧设置有隔板141， 将防热框架 上的集液通道101分为两段， 一段为冷却剂流入冷却面板20的入口集液通道， 另一段为其相 邻冷却面板20冷却剂流出的出口集液通道。 本实施例， 入口集液通道与再生冷却剂流入通 道1110相连通， 出口集液通道与再生冷却剂流出通道1111相连通。 0034 本实施例中， 冷却剂从冷却剂进口接嘴151进， 经过相邻的冷却面板20， 最终从该 冷却面板20相邻框架盖板14处的冷却剂出口接嘴152流出。 比如图1中， 本实施例冷却剂可 以从冷却剂进口接嘴151a进入， 再经过冷却面板20a的冷。

23、却槽道， 最终从冷却剂出口接嘴 152a流出。 0035 需要说明的是， 冷却剂进口接嘴151a是本实施例中若干冷却剂进口接嘴151中的 一个， 冷却剂出口接嘴152a是本实施例中若干冷却剂出口接嘴152中的一个， 冷却面板20a 是本实施例中若干冷却面板20中的一个。 0036 需要注意的是， 本发明另一实施例还可以不设置隔板141， 那么整个分体燃烧室只 需要一个冷却剂进口接嘴和一个冷却剂出口接嘴即可， 冷却剂在冷却剂进口接嘴进入到燃 烧室， 再从冷却剂出口接嘴流出。 0037 因此， 本发明实施例可以灵活调整冷却剂接嘴的数量， 能够将燃烧室设置一个或 者多个冷却循环， 可以根据发动机的热。

24、环境条件进行具体设计。 0038 冷却剂接嘴15可以采用标准件宁波接管嘴， 内径为4mm。 0039 可选的， 所述注油板140的横截面是等腰梯形。 0040 注油板140的形状为等腰梯形， 只要保证等腰梯形的两腰角度与防热框架处相等， 就能把注油板140焊接在防热框架上， 并且具有良好的密封性。 注油板可以灵活设计， 通过 说明书 4/6 页 6 CN 111059571 A 6 改变上下两边的长度 （等腰梯形两底边的长度） ， 进而改变防热框架上集液通道101的体积。 0041 可选的， 所述冷却槽道201为U型； 所述冷却面板20上设置有多个肋条200， 用以形成U型的冷却槽道201。 。

25、0042 本实施例中， 冷却面板20如图6-7所示， 冷却槽道201尺寸为宽W=2mm， 高H=3mm， 肋 条宽d=1mm， 冷却槽道内壁厚度t=1mm。 0043 冷却槽道201为沿着U形加工出来的， 因此为了方便定位及铣出冷却槽道， 冷却面 板20的外表面为平整的平面 （该外表面为冷却面板设有冷却槽道201的一面） 。 同时在冷却 面板20的侧面加工出定位销孔204， 与防热框架1进行连接定位。 0044 可选的， 所述侧板102上还设置有第一定位销孔112， 所述冷却面板20的侧面设置 第二定位销孔204。 第一定位销孔112和第二定位销孔204的作用是： 通过定位销的过盈配合 将防热。

26、框架1与冷却组件2连接在一起， 并且进行精确定位， 保证集液通道101与冷却面板20 之间的冷却通道111的连通， 保证冷却剂连续的流入或者流出冷却面板20。 0045 可选的， 所述冷却组件2还包括冷却盖板21， 所述冷却盖板21盖设于冷却槽道201 外端。 0046 可选的， 所述冷却盖板21上设置有若干个加强筋210。 0047 图8为冷却组件中冷却盖板21结构示意图， 其上分布了加强筋。 本实施例设计的冷 却组件采用冷却面板20和冷却盖板21通过钎焊进行连接， 不涉及螺纹连接， 因此冷却组件 的结构更简单。 采用钎焊连接， 冷却组件的连接性和密封性都优于螺栓连接； 并且没有螺纹 孔对冷。

27、却槽道的影响， U形冷却槽道能够分布在整个冷却组件， 对冷却组件部分进行充分冷 却， 包括边角区域。 0048 本发明实施例冷却的原理是： 冷却剂从冷却剂进口接嘴151流入， 进入入口集液通道， 一部分冷却剂依次通过防热框 架1与冷却组件2之间的再生冷却剂流入通道1110、 冷却槽道入口202， 进入冷却面板20， 流 入冷却槽道201， 再从冷却槽道出口203流出， 经过防热框架1与冷却组件2之间的再生冷却 剂流出通道1111， 流出至相邻隔条10处的出口集液通道， 进而从冷却剂出口接嘴152流出。 0049 另一部分冷却剂通过发汗冷却剂流入通道121进入发汗冷却剂汇集通道122， 再通 过。

28、发汗冷却孔123发汗， 可以对两端12以及燃烧室的内壁进行隔热。 0050 本发明实施例采用再生冷却的方法， 能够同时对防热框架和冷却组件进行冷却， 在两端设有发汗冷却孔123， 采用发汗冷却的方式进行隔热。 0051 本发明实施例冷却剂可以采用液态的煤油。 0052 实施例2 本发明的实施例2提供一种发动机， 包括若干个上述所述的燃烧室。 0053 所述燃烧室的端部12上设置有螺纹孔124， 若干个所述的燃烧室通过螺栓与螺纹 孔124的配合相连接。 螺纹孔124的作用是当发动机燃烧室进行分段设计时通过螺栓将多段 燃烧室连接在一起， 实现燃烧室的模块化设计。 0054 需要说明的是， 在整个发。

29、明文件中， 术语 “包括” 、“包含” 或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含， 从而使得包括一系列要素的过程、 方法、 物品或者设备不仅包括那些 要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、 方法、 物品或者设 备所固有的要素。 说明书 5/6 页 7 CN 111059571 A 7 0055 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实例的说明 只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。 以上仅是本发明的优选实施方式， 应当指 出， 由于文字表达的有限性， 而客观上存在无限的试试方式， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原。

30、理的前提下， 还可以做出若干改进、 润饰或变化， 也可以将上述 技术特征以适当的方式进行组合； 这些改进润饰、 变化或组合， 或未经改进将发明的构思和 技术方案直接应用于其它场合的， 均应视为本发明的保护范围。 说明书 6/6 页 8 CN 111059571 A 8 图1 说明书附图 1/9 页 9 CN 111059571 A 9 图2 说明书附图 2/9 页 10 CN 111059571 A 10 图3 说明书附图 3/9 页 11 CN 111059571 A 11 图4 说明书附图 4/9 页 12 CN 111059571 A 12 图5 图6 说明书附图 5/9 页 13 CN 111059571 A 13 图7 说明书附图 6/9 页 14 CN 111059571 A 14 图8 说明书附图 7/9 页 15 CN 111059571 A 15 图9 图10 说明书附图 8/9 页 16 CN 111059571 A 16 图11 说明书附图 9/9 页 17 CN 111059571 A 17 。